[发明专利]用于测试通过气体流动部件的气体泄漏的系统和方法

说明书

提供了测试处于关闭状态的气体流动部件的入口区与出口区之间的气体泄漏的方法和系统。使用不同的示踪气体和载体气体。使载体气体循环通过气体流动部件的出口区，以从该出口区吹扫出示踪气体。监测来自载体气体的光谱发射，该光谱发射指示被吹扫的示踪气体的量。将示踪气体的测试流引入气体流动部件的入口区，并且使入口压力以连续的压力增量增加。当继入口压力的压力增量中之一之后检测到所监测的光谱发射的强度阶跃变化时，确定气体泄漏的存在。

技术领域

本发明大体上涉及检测部件的气体泄漏，更特别地涉及一种基于气体的光谱发射进行气体泄漏检测的系统和相关方法。

背景技术

用于气相色谱分析系统或其他分析系统的部件诸如阀、接头(fitting，配件)或容器的完整性是这样的系统在精度和安全性方面的重要因素。因此，这些部件需要在安装之前进行测试，并且一旦处于使用中就需要周期性地检测通过上述部件的任何泄漏的存在，使得可以采取适当的措施。

检测部件中的气体泄漏的方式包括使用载体气体和示踪气体(tracer gas，探漏气体)进行检测。例如，使用氦气作为示踪气体在本领域中是已知的。待测试的部件被抽真空，并在一侧连接至被调谐为仅检测氦气的质谱仪。该部件通常暴露于一般而言在其中具有5ppm的氦气含量的大气空气。在其他变型中，可以使用氦气瓶，使得允许更高浓度的氦气通过部件的内部泄漏，并由质谱仪进行检测。

然而，基于氦气的泄漏检测系统可能是昂贵的，这是因为除了真空泵、真空硬件等之外，完整的质谱仪也具有高成本。此外，文献已记载了氦气的供应短缺以及在分析系统中替代氦气的若干尝试。

已知的泄漏检测系统的灵敏度和性能也可能取决于存在于被测试部件中的泄漏的类型。气体泄漏可以分为三种类型：孔口型泄漏、毛细管型泄漏和渗透型泄漏。

气体泄漏通常可以被定义为气体从一个区域(例如入口区)到另一区域(例如出口区)的且通过流动通道的流通。

孔口型泄漏对应于其中流动通道的长度至多与该流动通道的平均直径相等的泄漏。通常，孔口型泄漏可能通过容器或气体罐的壁、具有不充分密封区域的管或接头等出现。使用容易流过孔口通道的低分子尺寸大小的气体如氢气来检测这种类型的气体泄漏可能是不安全的。

毛细管型泄漏对应于其中流动通道的长度比该流动通道的平均直径显著更长的泄漏。毛细管型泄漏可能出现在包括截止式阀、球形阀、蝶形阀、闸门式阀等的各种阀构造中。毛细管型泄漏也可能通过接头出现，这通常是因为接头没有被适当地拧紧或者是因为接头壁的表面是带孔的或有划损的。低粘度的气体更容易流过毛细管通道。

渗透型泄漏对应于其中流动通道是由气体分子通过界面的扩散而产生的泄漏。通常，气体分子将穿过界面从高浓度区移动到低浓度区。例如，渗透型泄漏可能在处于高压下的阀中通过塑料或聚合物密封装置如垫圈和O形环出现。渗透型泄漏也可以通过薄金属壁和膜出现。气体渗透可能受温度和高压的影响。

泄漏检测系统和方法应考虑待检测的泄漏的一种或多种类型。提供这种能够检测不同类型的泄漏的系统和方法也将是有利的。

因此，需要克服本领域中已知的缺点中的至少一些缺点的技术。

发明内容

本发明通过提供一种用于当识别到气体的光谱发射的变化模式时测试出和检测出气体流动(flow，流)部件中的气体泄漏的系统和相关方法来对以上需要做出响应。

根据一个方面，提供了一种用于测试处于关闭状态的气体流动部件的入口区与出口区之间的气体泄漏的方法，该方法使用示踪气体和不同于示踪气体的载体气体。该方法包括：

使载体气体循环通过气体流动部件的出口区，以从所述出口区吹扫出示踪气体；

使用位于出口区的下游的等离子体发射检测器来监测来自载体气体的光谱发射，该光谱发射指示从出口区吹扫出的示踪气体的量；